KR20000055904A - 오·폐수 및 축산, 분뇨폐수의 중수도화에 관한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우리가 일차로 사용한 더러워진 물을 빠른시간내에 처리하고, 생활용수로서 재사용하여 그 효용을 얻을 수 있게하고자 하는 목적을 가지고 있는 것으로서, 입자가 큰 부유물을 걸러내는 스크린(1)을 집수조(2)에 연결 설치하고, 초음파에어장치(22)에 연결된 초음파폭기장치(4)(5)를 집수조(2)에 설치하여 산화 분해 폭기를 하며, 상기 집수조(2)에 피라밋장치순환펌프(9)가 설치된 피라밋산화장치(6)를 설치하여 원수가 순환펌프에 의하여 상기 피라밋산화장치(6)를 반복하여 순환하게하여 산화 접촉하게 하며, 상기 집수조(2)를 펌프(7)를 통하여 약품자동혼합장치(8)에 연결시키고, 상기 약품자동혼합장치(8)는 응집부상여과조(15)에 연결시키고, 상기 응집부상여과조(15)는 그 상부에서 배출되는 농축 슬러지를 이송시키는 농축슬러지배송관(25)을 통하여 탈수기(20)에 연결시키고, 상기 탈수기(20)는 집수조(2)에 연결시켜 탈리액을 다시 순환시키며, 상기 응집부상여과조(15)에서 배출되는 처리수를 이송시키는 처리수배관(34)을 통하여 상기 응집부상여과조(15)를 오존기폭장치(18)와 수질측정기가 설치된 오존반응조(16)에 연결시키고, 상기 오존반응기(16)에서 나오는 슬러지는 탈수기(20)로 보내고, 최종처리수는 최종처리수밸브(29)(30)를 통하여 재사용하거나 방류하는 것을 특징으로 한다.

Description

오·폐수 및 축산, 분뇨폐수의 중수도화에 관한 방법 및 장치{Method and apparatus of reusing for dirty and waste water including excretion}

인간과 자연의 동식물에 절대적으로 필요한 수자원은 자연계의 순환으로 인한 자정작용에 의하여 원래의 청정수로 환원되어 인간과 자연의 동식물에 충족되었으나, 각종 산업사회의 발달, 인구의 증가 및 집중화에 따른 생활수준의 향상으로 수질오염문제는 날이 갈수록 더욱 악화되어 일부 생태계의 파괴는 물론 우리 인간생활에서도 조차 절대적으로 부족한 상태에 이르렀다. 수자원이 부족한 현실에서도 우리가 사용한 물들(각종 오 폐수, 축산, 분뇨폐수)을 하천과 바다에 그대로 유출하거나 또는 재사용할 수 없도록 미흡하게 처리해 방류함으로써 더욱 더 수자원의 고갈을 초래하고 자연 생태계를 파괴하고 있다.

일반적으로 오,폐수를 처리하는 방법에는 물리적, 화학적, 생물학적 처리등 여러 가지가 있으나, 국내에서는 대부분 생물학적(활성오니법) 처리를 하고 있는 것이 기본 공정이다 또한 특별한 공법이 있는 것도 아니다. 그러나 생물학적 처리는 넓은 면적과 공간, 처리시간의 장기화, 폐수의 수질에 따른 미생물 관리등 처리공정에 있어서, 전문성을 요할뿐만 아니라 매우 까다로우므로 효율적으로 관리되지 못하고 있으며, 또한 지금까지의 오 폐수 처리는 단지 환경보전법(수질오염방지법)의 기준에만 의존하여 기준만 맞추면 방류하도록 시행하고 있는 관계로 재활용(중수도)이란 개념은 아예 없었다.

본 발명은 전술한 바와같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 우리가 일차로 사용한 더러워진 물을 빠른시간내에 처리하고, 생활용수로서 재사용하여 그 효용을 얻을 수 있게하여 수자원 고갈 원인인 각종 오수, 폐수, 분뇨, 축산폐수들을 완벽하게 처리하여 앞으로는 수자원의 부족으로 인하여 모든 오 폐수를 재활용(중수도)할 수 있도록 BOD 기준 10ppm 미만으로 처리하고 반복하여 재사용함으로 인하여 우리의 수자원을 보호하고 나아가 자연생태계를 보전하고자하는 목적을 가지고 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입자가 큰 부유물을 걸러내는 스크린을 집수조에 연결 설치하고, 초음파에어장치에 연결된 초음파폭기장치를 집수조에 설치하여 산화 분해 폭기를 하며, 상기 집수조에 피라밋장치순환펌프가 설치된 피라밋산화장치를 설치하여 원수가 순환펌프에 의하여 상기 피라밋산화장치를 반복하여 순환하게하여 산화 접촉하게 하며, 상기 집수조를 펌프를 통하여 약품자동혼합장치에 연결시키고, 상기 약품자동혼합장치는 응집부상여과조에 연결시키고, 상기 응집부상여과조는 그 상부에서 배출되는 농축 슬러지를 이송시키는 농축슬러지배송관을 통하여 탈수기에 연결시키고, 상기 탈수기는 집수조에 연결시켜 탈리액을 다시 순환시키며, 상기 응집부상여과조에서 배출되는 처리수를 이송시키는 처리수배관을 통하여 상기 응집부상여과조를 오존기폭장치와 수질측정기가 설치된 오존반응조에 연결시키고, 상기 오존반응기에서 나오는 슬러지는 탈수기로 보내고, 최종처리수는 최종처리수밸브를 통하여 재사용하거나 방류하는 것을 특징으로 하는 장치를 제공하며, 스크린에서 각종 협잡물 및 부유물을 제거하고 집수조로 원수를 보내는 부유물 제거단계; 집수조내 원수에 초음파에어장치에 의하여 초음파폭기장치 및 피라밋산화장치를 이용하여 산소공급, 산화, 분해작용 및 폭기작용을 하는 산화접촉단계; 약품자동혼합장치에서 약품을 주입시켜 응결시키는 약품혼합단계; 응집부상여과조에서 농축슬러지를 분리하여 탈수기로 보내고 처리수는 여과기를 거쳐 오존반응조로 보내어 오존기폭장치을 거쳐 오 폐수를 완전히 정화시켜 안전하게 재사용할 수 있는 물을 생산하는 최종 고도처리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오·폐수 및 축산, 분뇨폐수의 중수도화에 관한 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 오폐수 처리장치를 나타내는 개략도.

도 2는 도 1의 A부분을 포함하여 처리되는 재공정

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

1 : 스크린 2 : 집수조

4 : 초음파폭기장치 5 : 초음파폭기장치

6 : 피라밋 산화장치 7,31,32 : 펌프

8 : 약품자동혼합장치 9 : 피라밋장치순환펌프

10 : 유량조절밸브 11 : 압력펌프

12 : 이젝트 에어 흡입구 13 : 오존발생장치

14 : 오존 이송배관 15 : 응집 부상여과조

16 : 오존 반응조 17 : 잉여오존파괴장치

18 : 오존기폭장치 19 : 수질측정기

20 : 탈수기 21 : 슬러지 케이크

22 : 초음파 에어장치 23 : 슬러지 배송관

24 : 탈리액 이송관 25 : 농축슬러지 배송관

26, 27, 28 : 슬러지배출밸브 29, 30 : 최종 처리수밸브

33 : 약품주입기 34 : 처리수 배관

35 : 처리수 예비순환 배관

이하 도면을 참조하여 본발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 오폐수 처리장치를 나타내는 개략도로서, 도면부호 1은 스크린을나타낸다. 상기 스크린은 일반적인 체와 유사한 것으로서, 각종 협잡물이 포함된 원폐수의 유입으로 인하여 다음 공정의 기계의 부하 및 공정상의 부하를 초래하는 입자가 큰 부유물(직경 2mm 이상의 협잡물 : 실, 나뭇잎, 머리카락, 씨앗류등)을 제거하는 기능을 가지고 있으며, 상기 스크린(1)은 집수조(2)에 연통되어 있다.

상기 집수조(2)의 하부에는 초음파에어장치(22)에 연결되어 있는 초음파폭기장치(4)(5)가 설치되어 있으며, 상기 초음파폭기장치(4)(5)는 3Kg의 고압력에서 18.000Hz 이상의 초고주파가 발생되도록 하여 폭기시키는 장치로서 종래의 전극을 이용한 진동방법이 아닌 공기로서 발생되는 초음파기를 사용한다. 상기 집수조(2)의 상부에는 피라밋산화장치(6)를 설치하고, 상기 피라밋산화장치(9)와 집수조(2)를 연결순환시키는 피라밋순환펌프(9)를 설치하여 연속적으로 원수가 순환함으로 인하여 산화,분해 및 산소공급을 효과적으로 이루어 지도록 하는 장치이며, 이로 인하여 산화, 분해 및 산소공급을 효과적으로 이루어 지도록 하는 장치이다.

이로 인하여 집수조(2)에서는 계속적인 산화,분해 및 폭기가 동시에 일어나 다음단계 응집부상 여과조(15)에서 처리할 수 있는 응집부상효과를 최대한 발휘하게 하는 역할을 하는데 그 중요성이 있다.

상기 집수조(2)에 설치된 초음파폭기장치(4)(5) 및 피라밋 산화장치(6)는 폐수내의 안정된 성상을 유지시키며, 유 무기물 산화 분해 및 약품자동믹스장치(8)에서의 응집 반응단계를 더욱 신속하고 세밀하게 함으로써 공정의 흐름을 원활하게 하고 응집부상효과를 최대한 발휘하게 한다.

상기 집수조(2)에 유량조절밸브(10)와 펌프(7)가 설치된 공급라인을 통하여 약품자동혼합장치(8)에 연결시키고 상기 약품자동혼합장치(8)에 약품을 주입할 수 있도록 약품주입기(33)를 약품자동혼합장치(8)에 설치한다.

이러한 약품자동혼합장치(8)는 고효율적이므로 약품교반탱크 및 교반기가 필요 없으며, 전처리의 초음파폭기장치(4,5) 및 피라밋산화장치(6)에 의하여 약품주입을 50% 정도 줄여준다. 이러한 요인으로는 전처리의 초음파폭기장치 및 피라밋산화장치에 의하여 유기물산화에 의한 응집력 증가, 유기물을 합성시켜 FLOC형성 촉진에 의한 응집력 증대 및 금속성 유기물에 함유된 Fe 3가, Mn 4가를 분리시켜 응집에 활용되며, 장치 내부에 존재하는 조류가 물질의 화학적 사슬을 끊어주는 역할을 하기 때문에 약품 비용이 줄어들며, 효과 또한 상승한다.

그리고 상기 약품자동혼합장치(8)와 응집부상여과조(15)를 연결설치한다. 상기 응집부상여과조(15)는 처리대상의 액상물이 포함되어 있는 이물질이 응집되도록 하는 응집수단과, 응집된 이물질이 미세기포와 결합하여 부상되도록 함과 동시에 부상된 이물질을 수거하여 배출하는 이물질 응집 및 부유수거 수단에 의하여 1차 처리된 처리수를 별도의 여과층을 통과시켜 여과하는 여과수단과 여과층에 이물질이 쌓이게 되면 역세척동작이 실행되도록 하는 역세척제어수단으로 구성되며, 일정한 고압으로 부유물을 부상시키는 고압 부상기능을 가진 것으로서 공지의 것이다.

상기 약품자동혼합장치(8)와 응집부상여과조(15)사이에 이젝트에어흡입구 (12)가 형성되어 있는 압력펌프(11)를 설치하여 약품자동혼합장치(8)에서 응결된 폐수를 압력펌프(11)로 응집부상여과조(15)에 이송시키고, 응집부상여과조(15)에서는 압력 에어 혼합펌핑에 의하여 물과 부유물이 빠르게 분리되며 분리된 물은 처리수배관(34)를 통하여 자연유수로서 오존반응조(16)로 유입되도록 설치한다. 상기 오존 반응조(16)에는 수질측정기가 설치되어 있으며, 하부에 오존기폭장치(18)가 장착되어 있다. 상기 오존기폭장치(18)는 오존발생장치(13)에 연결 설치된다. 그리고 오존반응조(16)는 내부가 서로 연통할 수 있는 여러개의 칸으로 형성되어 있으며, 다단으로 통과 하게끔 되어 있다. 상기 오존반응조(16)의 상측에는 잉여오존 파괴장치(17)가 설치되어 있다. 이상과 같은 잉여오존 파괴장치(17)는 환경에 심각한 문제를 일으키는 오존이 배출되지 않도록 남는 오존을 파괴시키는 장치이다.

또한 상기 응집부상여과조(15)에서 부상농축된 슬러지는 슬러지 배송관(25)를 통하여 연결된 탈수기(20)에 보내어져 탈수되어 슬러지 케이크(21)로 배출된다.

그리고 오존반응조(16)에 유입된 응집부상여과조(15)의 처리수는 난분해성 및 미처리된 유 무기물을 포함하고 있으므로 상기 오존반응조(16)에서는 고도산화방법인 오존산화장치를 이용하여 난분해성 및 미처리된 유 무기물을 처리한다. 오존 이송배관(14)을 통하여 오존반응조(16)에 공급된 오존은 물질중의 유해화학반응을 일으켜 OH라디칼을 형성한다. OH라디칼은 난분해성, 미처리된 유, 무기물과의 친화력이 오존의 단독반응보다 단계적으로 빠르게 반응하고 또한 빠르게 산화 분해하여 처리되어 최초의 유입된 오 폐수를 우리가 재사용할 수 있는 BOD, COD 10ppm 이하의 수질로써 다시금 가장 빠르게 재사용할 수 있게 된다.

더불어 집수조(2) 및 오존반응조(16)의 하부에 슬러지 배송관(23)을 연결하고 상기 슬러지 배송관(23)에 펌프(32)를 설치하여 탈수기(20)에 연결시킨다. 그리고 상기 슬러지 배송관(23)에는 슬러지 배출밸브(26)(27)(28)를 설치하여 상기 집수조(2)와 오존반응조(16)의 하부 표면에 침전된 부유물을 제거한다. 비중이 큰 침전물은 하부 표면에 쌓여 공정의 부하를 초래하게 되는데, 이 부하의 원인인 침전물을 배출하기 위한 예비장치의 밸브이며, 기 형성된 침전물은 펌프(32)로 펌핑함으로써 슬러지 배송관(23)을 통해 탈수기(20)에 유입되어 슬러지(21)과 탈리액으로 분리되어 처리된다. 분리된 탈리액을 집수조(2)로 보내기 위한 탈리액 이송관(24)이 탈수기(20)와 집수조(2)사이에 연결되어 있다. 이러한 탈리액 이송관(24)을 통하여 집수조(2)로 이송되어 다시 공정을 거쳐 재처리된다.

전술한 바와같은 최종처리수 밸브(29)(30)를 거친 최종수를 다시 한 번 처리공정을 거치기 위하여 도 2에서 보듯이 약품자동혼합장치(8)부터의 시스템을 최종처리수 밸브(29)(30)에 연결시킬 수 있다.

이상과 같은 구성의 오·폐수 및 축산, 분뇨폐수의 중수도화에 관한 장치를 사용하여 폐수를 처리하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.

우선 스크린(1)에서 각종 협잡물 및 부유물을 제거하고 집수조(2)로 원수를 보내는 부유물 제거단계를 거치고, 집수조(2)내의 원수에 초음파에어장치(22)를 이용하여 산소를 공급하여 부패를 방지하고 유,무기물을 산화하며 또한 피라밋장치 순환펌프(9)에 의하여 피라밋산화장치(6)를 계속 순환통과하여 유 무기물의 산화를 촉진시키는 작용을 하는 집수조내의 산화 분해 폭기단계를 거친다. 이 단계에서 초음파폭기장치(4,5) 및 피라밋산화장치(6)에 의하여 수중에 함유되어 있는 각종 유기물을 분해 산화하고 폭기하며 다음단계에서 이루어지는 응집 부상, 여과의 효능을 상승시켜 처리효율을 높인다.

다음은 약품자동혼합장치(8)에서 약품을 주입시켜 응결시키는 교반단계를 거치고, 응집부상여과조(15)에서 농축슬러지를 분리하여 탈수기(20)로 보내고 처리수는 오존반응조(16)로 보내어 오존반응을 시켜 오 폐수를 완전히 정화시켜 안전하게 재사용할 수 있는 물을 생산하는 최종처리수 생산단계를 거친다. 이 단계에서 각종 병원균살균, 대장균살균 및 냄새까지 제거한다.

위의 공정에서 탈수기로 보낸 농축슬러지는 탈수시켜 탈리액은 탈리액이송관(24)을 통하여 집수조(2)로 보내어 위의 단계를 다시 거치게 되고 나머지는 슬러지(21)로 방출하게 된다.

그리고 집수조(2)와 오존반응조(16)의 하부에 침전된 슬러지도 탈수기(20)로 보내어 탈리액과 슬러지로 분리하여 탈리액은 다시 집수조(2)로 보내어 재처리하고, 슬러지는 고체로 분리 방출한다.

또한 고농도의 축산 분뇨 폐수를 더욱 완벽하게 처리하기 위하여 교반단계부터 최종처리수단계를 한 번 더 거칠 수도 있다. 그러면 완벽한 수질을 얻을 수 있다.

본 발명의 처리방법은 기존의 물리, 화학, 생물학적 처리보다도 여러 가지 장점을 가지는 물리 + 화학의 복합시스템 방법이다.

일반 폐수처리는 성상의 변화에 따라 관리해야 하는등 효율면에 있어서 많은 문제점을 야기시키며 복잡다양한 관리가 어려우며 초기 투자비가 고가이며 유지관리비가 큰것등이 문제이며 제대로 처리되지 않는 등의 어려움이 있으나 본 발명의 처리방법은 성상에 따른 문제가 없으며, 누구나 관리하기가 쉬우며 초기투자비가 60%정도, 유지관리비가 60%정도로 저렴하며 별도의 관리인이 필요하지 않으며, 폐수 발생시마다 가동하므로 24시간 기계를 작동시킬 필요가 없으며, 또한 빠르게 중수도로 재사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 입자가 큰 부유물을 걸러내는 스크린(1)을 집수조(2)에 연결 설치하고, 초음파에어장치(22)에 연결된 초음파폭기장치(4)(5)를 집수조(2)에 설치하여 산화 분해 폭기를 하며, 상기 집수조(2)에 피라밋장치순환펌프(9)가 설치된 피라밋산화장치 (6)를 설치하여 원수가 순환펌프에 의하여 상기 피라밋산화장치(6)를 반복하여 순환하게하여 산화 접촉하게 하며, 상기 집수조(2)를 펌프(7)를 통하여 약품자동혼합장치(8)에 연결시키고, 상기 약품자동혼합장치(8)는 응집부상여과조(15)에 연결시키고, 상기 응집부상여과조(15)는 그 상부에서 배출되는 농축 슬러지를 이송시키는 농축슬러지배송관(25)을 통하여 탈수기(20)에 연결시키고, 상기 탈수기(20)는 집수조(2)에 연결시켜 탈리액을 다시 순환시키며, 상기 응집부상여과조(15)에서 배출되는 처리수를 이송시키는 처리수배관(34)을 통하여 상기 응집부상여과조(15)를 오존기폭장치(18)와 수질측정기가 설치된 오존반응조(16)에 연결시키고, 상기 오존반응기(16)에서 나오는 슬러지는 탈수기(20)로 보내고, 최종처리수는 최종처리수밸브 (29)(30)를 통하여 재사용하거나 방류하는 것을 특징으로 하는 오·폐수 및 축산, 분뇨폐수의 중수도화에 관한 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 오존반응조(16)의 상부에 잉여오존 파괴장치(17)를 각각 설치하는 것을 특징으로 하는 오·폐수 및 축산, 분뇨폐수의 중수도화에 관한 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 최종처리수밸브(29)(30)에 약품자동혼합장치(8), 응집부상여과조(15), 오존반응조(16)를 다시 2중으로 설치하는 것을 특징으로 하는 오·폐수 및 축산, 분뇨폐수의 중수도화에 관한 장치.
4. 스크린(1)에서 각종 협잡물 및 부유물을 제거하고 집수조(2)로 원수를 보내는 부유물 제거단계; 집수조(2)내 원수에 초음파에어장치(22)에 의하여 초음파폭기장치(4, 5) 및 피라밋산화장치(6)를 이용하여 산소공급, 산화, 분해작용 및 폭기작용을 하는 산화접촉단계; 약품자동혼합장치(8)에서 약품을 주입시켜 응결시키는 약품혼합단계; 응집부상여과조(15)에서 농축슬러지를 분리하여 탈수기(20)로 보내고 처리수는 여과기를 거쳐 오존반응조(16)로 보내어 오존기폭장치(18)을 거쳐 오 폐수를 완전히 정화시켜 안전하게 재사용할 수 있는 물을 생산하는 최종 고도처리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오·폐수 및 축산, 분뇨폐수의 중수도화에 관한 방법.